山西大学激光光谱研究所

         近日，胡颖教授带领的课题组与浙江师范大学的合作者梁兆新教授共同在Physical Review A发表题为《Transport of Vector Solitons in Spin-Dependent Nonlinear Thouless Pumps》。博士生曹序桢为论文的第一作者。

   在非线性拓扑物理中，非线性激发的Thouless泵浦是一个核心课题，这一现象通常以标量孤子为例进行阐释。而具有额外自旋自由度的矢量孤子，由于非线性和拓扑性之间更丰富的相互作用，会展现出标量孤子所不具备的物理现象。本文通过求解Gross-Pitaevskii方程的数值模拟和拉格朗日变分法，从理论上研究了束缚于自旋依赖光学超晶格中的双组分玻色-爱因斯坦凝聚体中的矢量孤子Thouless泵浦效应。其中自旋向上与自旋向下组分所经历的超晶格势场具有可调控的相对位移dr，这导致矢量孤子态的两个组分产生相对偏移。我们证明dr作为一个独立自由度，为调控矢量孤子的非线性拓扑相变提供了全新控制参数。具体而言：当dr=0时，两组分会根据相互作用强度的不同，同时进入泵浦态或局域态；当固定相互作用强度而调节dr时，研究发现已被局域的矢量孤子能重新进入泵浦态并呈现量子化位移；随着dr持续增大，矢量孤子会转变为动态局域态；但进一步增大dr后，量子化位移会再次复苏。这项工作通过利用不同自旋组分间的相对运动自由度，为自旋系统孤子的非线性拓扑泵浦调控开辟了新路径。

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